(57)【要約】      （修正有）【課題】煙草の軸方向の密集度及び密集端を計測する装置を提供する。【解決手段】フィルタＦＲを有する２本の煙草Ｔの軸上の位置ｘに対する密度ｙを示す数学的な正弦曲線モデルＭＳ1を構成し、長手方向の軸に沿った複数のポイントにおける密度ＭＤ1の実験的な測定および煙草の湿度の測定を行い、測定値から回帰係数を算出し、位相、そのモデルのパラメータおよび実験的に測定された定数から密集端の位置を算出し、断面Ｃ２に対する密集端ＢＳ2の変位ＢＲを算出し、そして上記の定数の値から密集指数を算出する。【選択図】図３
2006166913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙草の製造中に実行される密集度（strengthening amplitude）およびステムの断面に対する密集端（strengthened tip(s)）の位置の管理を行いつつ、前記煙草の充てんプロファイルを図示する方法であって、
軸方向の位置ｘに対する密度ｙの関係を示す数学的正弦波モデルを構成（前記正弦波モデルはその算出において煙草領域Ｌ、煙草の全長ＬＴ、フィルタ長ＬＦをパラメータとし、実験的に決定される少なくとも３つの定数Ａ0、Ａ1、およびφを使用している）するステップと、
前記煙草の長手軸方向に沿った複数のポイントにおいて平均密度Ｄおよび平均湿度Ｈを判定するべく実験的測定を実行するステップと、
その測定値から回帰係数Ｒ2を算出するステップと、
前記位相φおよび前記パラメータから前記密集端の位置Ｐを算出するステップと、
算出された前記位置Ｐから断面に対する前記密集端の変位を算出するステップと、
前記定数の値から密集指数（strengthening index）を算出するステップと、からなることを特徴とする方法。
【請求項２】
２つの対称な密集端を有する煙草の場合において、前記正弦波モデルのプロットが周期的であり、その周期が煙草領域の長さに等しく、前記正弦波モデルのプロットが以下の等式
ｙ＝Ａ0＋Ａ1×ｃｏｓ[２×π×（ｘ−φ）／Ｌ]
（ｙ＝密度、ｘ＝位置、Ｌ＝煙草の長さすなわち、全長ＬＴ−フィルタ長ＬＦであり、Ａ0、Ａ1、φ＝定数）に適合することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記密集端の位置Ｐが
Ａ1＜０のときφ＝φ＋０．５×Ｌ
Ｐ＝ｍｏｄｕｌｏ（φ／Ｌ）
Ｐ＜ＬＴ−Ｌ／２のときＰ＝Ｐ＋Ｌ×[ｉｎｔ（（ＬＴ−Ｌ／２−Ｐ）／Ｌ）＋１]
なる手順により取得され、
前記密集端の変位ＢＲが
ＢＲ＝Ｐ−ＬＴ
により取得され、
前記密集指数ＩＲが
ＩＲ＝２×｜Ａ1｜
により取得されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記煙草がその終端に位置する単一の密集端ＢＤを含む場合において、前記正弦波形モデルＭＳ2が以下の等式
ｙ＝Ａ0＋Ａ1×ｃｏｓ[２×π×（ｘ−φ）／（２×Ｌ）]
（ｙ＝密度、ｘ＝位置、Ｌ＝煙草領域の長さ＝煙草の全長ＬＴ−フィルタ長ＬＦ、φ＝位相）に適合することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記密集端の位置Ｐが
Ａ1＜０のときφ＝φ＋Ｌ
Ｐ＝ｍｏｄｕｌｏ[φ／（２×Ｌ）]
Ｐ＜ＬＴ−ＬのときＰ＝Ｐ＋２×Ｌ×[ｉｎｔ（（ＬＴ−Ｌ−Ｐ）／(２×Ｌ)）＋１]
なる手順により取得され、
前記密集端の変位ＢＲが
ＢＲ＝Ｐ−ＬＴ
により取得され、
前記密集指数ＩＲが
ＩＲ＝２×｜Ａ1｜
により取得されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記煙草が終端側の顕著な密集と、フィルタＦＲ側の平均的な密集とを含む場合において、前記正弦波形モデルが以下の等式
ｙ＝Ａ0＋Ａ1×ｃｏｓ[２×π×（ｘ−φ）／（２×Ｌ）]＋Ａ2×ｃｏｓ[４×π×（ｘ−φ）／(２×Ｌ)]
（ｙ＝密度、ｘ＝位置、Ｌ＝煙草領域の長さ）に適合することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記密集端の位置Ｐが
Ａ1＜０のときφ＝φ＋Ｌ
により取得され、
高密集端（high-strength tip）の最大密度ｙFが
ｙF＝Ａ0＋Ａ2−Ａ1
により取得され、
低密集端（low-strength tip）の最大密度ｙfが
ｙf＝Ａ0＋Ａ1＋Ａ2
により取得され、
Ａ1＞０のとき
ｙF＝Ａ0＋Ａ1＋Ａ2（高密集端の最大密度）
ｙf＝Ａ0＋Ａ2-Ａ1（低密集端の最大密度）
により取得され、
前記密集端の位置Ｐが
Ｐ＝ｍｏｄｕｌｏ[φ／（２×Ｌ）]
Ｐ＜ＬＴ−ＬのときＰ＝Ｐ＋２×Ｌ×[ｉｎｔ（（ＬＴ−Ｌ−Ｐ）／(２×Ｌ)）＋１]
なる手順により取得され、
前記密集端の変位が
ＢＲ＝Ｐ−ＬＴ
により取得され、
最小値ｍｉｎが
ｙ（ｘ）（ｘ＝φ＋Ｌ／π×Ａｒｃｃｏｓ（−Ａ1／４／Ａ2））
により取得され、
高密集指数（High strengthening index）ＩＲFが
ＩＲF＝ｙF−ｍｉｎ
により取得され、
低密集指数（Low strengthening index）ＩＲfが
ＩＲf＝ｙf−ｍｉｎ
により取得されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１に記載の方法を適用する装置であって、
分配装置（２）と協働して煙草（５）を１本ずつ供給するポッパー（１）と、
電子ラック（３）（ウォブレータ）と前記煙草（５）を導入するチューブと交差するキャビティ（４）とを含み、前記煙草（５）が前記キャビティ（４）を通過する際に前記煙草（５）の点密度および湿度を測定する超周波（hyper frequency）モジュールと、
前記煙草が前記キャビティ内を通過する際の前記煙草の定速移動手段と、からなることを特徴とする装置。
【請求項９】
前記定速駆動手段が、電気モータ（７）により駆動されるウォームスクリュー（６）と、前記ウォームスクリュー（６）により変換駆動されるスプロケットホイール（８）とを含み、
前記スプロケットホイール（８）が、電気機械式アクチュエータ（１０）によってもたらされる回転運動を行う回転支持アーム（９）を有することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記超周波モジュール（３）の制御および前記超周波モジュール（３）から供給される情報の前処理を行うマイクロコントローラ（１１）と、
前記マイクロコントローラ（１１）にＲＳ２３２タイプ等のリンク（１３）を介して接続され、前記アクチュエータ（１０）および前記スプロケットホイール（８）の移動工程の両端に位置する終端接点（１５、１６）に接続する入出力インターフェース（１４）に接続され、前記ホッパー（１）と協働する前記分配装置（２）のモータに接続する電源回路１７に接続されるプロセッサ（１２）をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、煙草の充てんプロファイルを明確に図示し、その密集度（strengthening amplitude）および煙草の軸部分（ステム）の断面に対する密集端（strengthened tip）の位置を管理する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に煙草製造業者は、経済的な理由により煙草の密度の低減を行ってきたことが知られている。
【０００３】
その結果、以下の２つの問題が挙がった。
先端の抵抗力をいかに維持するか。
製造品質をいかに維持するか。
【０００４】
これらの双方の問題を解決するために実施されてきた解決策は、最初の（又はすでに増量された）先端の密度を維持し、煙草の中央部の密度のみを減らすというものであった。
【０００５】
その結果、密集度（strengthening amplitude）および断面に対する密集端（strengthened tip）の位置を管理することが必要となった。
【０００６】
この要求に応じるため、出願人はＡＲＣと称される煙草の充てん状態を分析する装置を開発した。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この装置は、反対向きに対向する２つの同軸ポートからなるチューブ状の構成部品の中に置かれた煙草を軸方向に移動できるように設計された。
【０００８】
すなわち、ストロンチウム９０からの放射線（β線）を放出する第１のポートおよび、測定回路に接続されたイオン化チャンバーに向かい合って設けられたこの放射線を受けるポートであり、β線が煙草を通過した後にβ線の減衰が測定され得る。この減衰は、透過した物質の密度の作用によるものであることが理解される。
【０００９】
この装置においてステッピングモータ駆動装置は、チューブ状の構成部品の中の煙草の移動を行う。測定回路は、各段階において双方のポートの中心軸における放射線によって透過された物質の密度を記録する。
【００１０】
この技術は、放射性物質の取り扱いに関する規定による制約によってその後中断された。
【００１１】
本出願人は、比較的厚みの薄い（例えば３ｍｍ）、煙草が通過する超周波調整キャビティからなる他の解決方法を開発した。煙草がキャビティを通過する際の同調周波数のシフトおよび放射された信号の減衰を併用することによって、煙草領域の密度プロファイルをプロットすることが可能となる。
【００１２】
他の場合においては、測定された密度の値が煙草の密度プロファイルのプロットを得るために使用される。
【００１３】
いずれにしても、十分な精度を持ってステムの断面に対する密集端の位置および密集度を判定する手段としての密度プロファイルのプロットの視覚的な表示は困難であり、オペレータに依存するため不確実であると思われる。
【００１４】
故に本発明の目的は、特にこれらのパラメータを機械的に判定することにある。
【００１５】
この目的に対して、本発明は概して２つの対称な密集端および単一の密集端又は、２つの非対称な密集端を有する煙草の密度プロファイルの状態が周期的であり、正弦曲線形状としてモデル化し得るという観測結果に基づく方法を提案している。
【００１６】
この観測結果を検討すると、本発明による方法は、以下の運用手順よりなる。
【００１７】
軸方向の位置ｘに対する密度ｙを示す数学的な正弦波形モデルを構成する。このモデルは、その計算において、煙草領域Ｌ、煙草の全長ＬＴ、フィルタ長ＬＦといったパラメータを使用し、実験的に決定される少なくとも３つの定数Ａ0、Ａ1、およびφを使用している。
【００１８】
煙草の長手方向の軸に沿った複数のポイントにおける平均密度Ｄおよび平均湿度Ｈを判定するべく実験的な測定を行う。
【００１９】
測定値から回帰係数Ｒ2を算出する。
【００２０】
位相φおよび上記のパラメータから密集端の位置Ｐを算出する。
【００２１】
先に算出された位置Ｐから断面に対する密集端の変位を算出する。
【００２２】
上記の定数Ａ1の値から密集指数（strengthening index）を算出する。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の具体例について添付した図面を参照しつつ説明する。本発明は実施例に限定されない。
【００２４】
図１に示された実施例において、充てんプロファイルを図示し、密集度およびステムの断面に対する密集端の位置を判定する装置は、以下の主要構成部品より成る。
【００２５】
ホッパー１は分配装置２と協働して煙草を１本ずつ供給する。
【００２６】
超周波（hyper frequency）モジュールは、電子ラック３（ウォブレータ）および煙草を導入するチューブと交差するキャビティ４からなり、キャビティ４を通過する煙草５の点密度および湿度の測定を行う。
【００２７】
キャビティ内を通過している間の煙草の定速移動手段は、本実施例において電気モータ７により駆動されるウォームスクリュー６およびこのウォームスクリュー６によって変換駆動されるスプロケットホイール８からなり、このスプロケットホイール８は、回転支持アーム９を有し、その回転運動は電気機械式アクチュエータ１０によってもたらされる。
【００２８】
マイクロコントローラ１１は、超周波モジュール３の制御およびこのモジュール３から供給される情報の前処理を行う。
【００２９】
プロセッサ１２は、例えばＲＳ２３２タイプのリンク１３を介してマイクロコントローラ１１に接続され、またアクチュエータ１０およびスプロケットホイール８の移動工程の両端に位置する２つの終端接点１５、１６に接続する入出力インターフェース１４に接続され、さらにホッパー１と協働する分配装置２のモータに接続する電源回路１７に接続される。このプロセッサ１２は、図示しない従来のインターフェース（表示、印刷、入力等）と協働する。プロセッサ１２は、装置の管理を行い、マイクロコントローラ１１から供給された測定に関連する情報の処理を実行する。
【００３０】
一例として、瞬時の密度および湿度の値は、マイクロコントローラ１１から５０ｍｓ毎にプロセッサ１２に転送され、それは煙草の１ｍｍの移動量に相当し、よって移動速度は２０ｍｍ／ｓに相当する。
【００３１】
この一連の測定の実行の前に、煙草５は図２に図示される如く２つの系に振り分けられる。
【００３２】
すなわち、第１の系Ｆ1は、設置方向に対して煙草領域の前方にフィルタが位置する。第２の系Ｆ2は、設置方向に対して煙草領域の後方にフィルタが位置する。
【００３３】
２つの系の測定がなされた後、系Ｆ2の平均結果は、系Ｆ1において処理するべく反転される。（設置方向の再設定）
【００３４】
２つの対称な密集端ＢＳ1、ＢＳ2を有する煙草の場合、密度プロファイルは周期的であり、その周期は煙草領域の長さに等しい。
【００３５】
この周期性は図３に現れており、密度ｇ／ｌのグラフは、２本の煙草からなるステムとの関連における位置（ｍｍ）に対して図示され、フィルタＦＲは、互いに反対向きに置かれている。実質的な断面Ｃ1（密集端ＢＲの位置）およびより密度の高い中央部まで伸長している理論上の断面Ｃ2は、それぞれ実線および破線で示されている。
【００３６】
このグラフは、密度の正弦曲線モデルＭＳ1のプロットおよび測定された密度の値を結んだ曲線ＭＤ1からなる。周期的な密度プロファイルは、その周期が煙草領域の長さに等しく示され、以下の等式に適合する。
ｙ＝Ａ0＋Ａ1×ｃｏｓ[２×π×（ｘ−φ）／Ｌ]
ここで
ｙ＝密度
ｘ＝位置
Ｌ＝煙草の長さすなわち、全長ＬＴ−フィルタ長ＬＦ
Ａ0、Ａ1、φ＝定数
【００３７】
測定点における正弦曲線回帰によって（回帰係数Ｒ2）、密集度および断面Ｃ2に対する密集端の変位を機械的に判定することが可能となる。（実質的な断面Ｃ1は、通常、基本的にはステムＴに対応している密集領域の中央に位置する理論上の断面Ｃ2に対して変位している。）
【００３８】
判定されるパラメータは、
平均湿度Ｈ
平均密度Ｄ
回帰係数Ｒ2
【００３９】
密集端の位置Ｐは、例えば、以下の手順によって取得される。
Ａ1＜０のときφ＝φ＋０．５×Ｌ
Ｐ＝ｍｏｄｕｌｏ（φ／Ｌ）
Ｐ＜ＬＴ−Ｌ／２のときＰ＝Ｐ＋Ｌ×[ｉｎｔ（（ＬＴ−Ｌ／２−Ｐ）／Ｌ）＋１]
【００４０】
密集端ＢＲの変位は例えば以下の式によって取得される。
ＢＲ＝Ｐ−ＬＴ
【００４１】
密集指数ＩＲは、以下の関係によって取得される。
ＩＲ＝２×｜Ａ1｜
【００４２】
２つの異なるタイプの煙草が市場に出荷されていると思われ、すなわち、単一の密集端を有する煙草と、２つの対称な密集端を有する煙草である。
【００４３】
前者の場合において、煙草は、その終端に位置する単一の密集端ＢＤを含んでいる。
【００４４】
密度プロファイルおよび断面に対する密集端の位置を判定するために本発明は、このプロファイルが常に周期的であり、この場合その周期は煙草領域の長さの２倍に等しいという観測結果に基づいている。
【００４５】
この周期性は図４に現れており、密度ｇ／ｌのグラフは、図３と同様に、端部と端部が接してフィルタＦＲが互いに反対向きに置かれている２本の煙草からなるステムＴとの関連における位置ｍｍに対して示されている。
【００４６】
ここでもまた、実質的に機能する断面Ｃ１および理論上の断面Ｃ２は実線および破線で示されている。
【００４７】
このグラフは、その周期が煙草領域の長さの２倍に等しい密度の正弦曲線モデルＭＳ2のプロットと、測定された密度を結んだ曲線ＭＤ2からなる。
【００４８】
正弦曲線モデルＭＳ2は以下の等式に適合する。
ｙ＝Ａ0＋Ａ1×ｃｏｓ[２×π×（ｘ−φ）／（２×Ｌ）]
ここで
ｙ＝密度
ｘ＝位置
Ｌ＝煙草領域の長さ＝煙草の全長ＬＴ−フィルタ長ＬＦ
φ＝位相
【００４９】
ここでもまた測定点における正弦曲線回帰（回帰係数Ｒ2）によって、密集度および断面に対する密集端の変位を機械的に判定することが可能となる。
【００５０】
判定されるパラメータは、
平均湿度Ｈ
平均密度Ｄ
回帰係数Ｒ2
【００５１】
密集端の位置Ｐは、以下の手順によって取得される。
Ａ1＜０のときφ＝φ＋Ｌ
Ｐ＝ｍｏｄｕｌｏ[φ／（２×Ｌ）]
Ｐ＜ＬＴ−ＬのときＰ＝Ｐ＋２×Ｌ×[ｉｎｔ（（ＬＴ−Ｌ−Ｐ）／(２×Ｌ)）＋１]
【００５２】
密集端ＢＲの変位は、以下の式によって取得される。
ＢＲ＝Ｐ−ＬＴ
【００５３】
密集指数は以下の式で取得される。
ＩＲ＝２×｜Ａ1｜
【００５４】
密集端ＢＤを有する煙草製造は、フィルタ側における煙草領域の一定の柔軟性により、繊細であると思われる。
【００５５】
これが、図３に示される２つの対称な密集端を有する煙草と、図４に示される単一の密集端を有する煙草の中間の煙草が出荷されている理由であり、終端側の顕著な密集部と、フィルタ側の平均的な密集部からなる２つの非対称な密集端ＢＡ1、ＢＡ2を含む煙草が製造されている。
【００５６】
ここでも、本発明は、この密度プロファイルが周期的であり、その周期は煙草領域の長さの２倍に等しいという観測結果に基づいている。
【００５７】
それは、煙草の長さの２倍に等しい周期における２次の正弦曲線回帰法により、密集度および断面に対する密集端の変位を機械的に判定することを提案している。
【００５８】
正弦曲線モデルは以下の等式に当てはまる。
ｙ＝Ａ0＋Ａ1×ｃｏｓ[２×π×（ｘ−φ）／（２×Ｌ）]＋Ａ2×ｃｏｓ[４×π×（ｘ−φ）／(２×Ｌ)]
ここで
ｙ＝密度
ｘ＝位置
Ｌ＝煙草領域の長さ
【００５９】
判定されるパラメータは、
平均湿度Ｈ
平均密度Ｄ
回帰係数Ｒ2
【００６０】
密集端の位置Ｐは以下の手順によって取得される。
Ａ1＜０のときφ＝φ＋Ｌ
【００６１】
高密集端（high-strength tip）の最大密度ｙFの式は
ｙF＝Ａ0＋Ａ2−Ａ1
低密集端（low-strength tip）の最大密度ｙfの式は
ｙf＝Ａ0＋Ａ1＋Ａ2
Ａ1＞０のとき
ｙF＝Ａ0＋Ａ1＋Ａ2（高密集端の最大密度）
ｙf＝Ａ0＋Ａ2-Ａ1（低密集端の最大密度）
【００６２】
密集端の位置Ｐは以下の手順によって取得される。
Ｐ＝ｍｏｄｕｌｏ[φ／（２×Ｌ）]
Ｐ＜ＬＴ−ＬのときＰ＝Ｐ＋２×Ｌ×[ｉｎｔ（（ＬＴ−Ｌ−Ｐ）／(２×Ｌ)）＋１]
【００６３】
密集端の変位は、以下の関係よって取得される。
ＢＲ＝Ｐ−ＬＴ
【００６４】
最小値  ｍｉｎ＝ｙ（ｘ）  ｘ＝φ＋Ｌ／π×Ａｒｃｃｏｓ（−Ａ1／４／Ａ2）
高密集指数（High strengthening index）ＩＲF＝ｙF−ｍｉｎ
低密集指数（Low strengthening index）ＩＲf＝ｙf−ｍｉｎ
【００６５】
図１に示された装置によって実行された測定の範囲において、図３から図５に図示された実施例によって、優れた結果をもたらし得る。
【００６６】
いずれにしても、本発明はこの解決方法に限定されず、密度測定は、例えば電離放射線技術等（β線技術が制御方法として専ら用いられている。）の他の技術によって実行し得ることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明による方法を適用した装置の概略図である。
【図２】設置方向に沿って示された２本の煙草の斜視図である。
【図３】２つの対称な密集端を有する２本の煙草からなるステムとの関係における密度／位置グラフである。
【図４】単一の密集端を有する煙草における図３と同様のグラフである。
【図５】２つの非対称の密集端を有する煙草における図３および図４と同様のグラフである。
【図１】
2006166913.tif 000003
【図２】
2006166913.tif 000004
【図３】
2006166913.tif 000005
【図４】
2006166913.tif 000006
【図５】
2006166913.tif 000007
【外国語明細書】
2006166913000001.pdf